Умный ген. Какая еда нужна нашей ДНК. Кэтрин Шэнахан
генетический материал, который делает вас такими, какие вы есть.
Если распрямить ДНК в одной из ваших клеток, то 2,8 миллиарда спаренных оснований вытянутся в длину почти на три метра. Если распрямить ДНК из всех ваших клеток, то сплетенный из них «канат» не менее 5000 раз дотянется до Луны и обратно19. Это очень много химической информации. Но ваши гены занимают лишь 2 процента из нее. Остальная последовательность – ну, остальные 98 процентов – это то, что ученые когда-то называли мусором. Они, конечно, не считали, что эта оставшаяся ДНК вообще ни на что не пригодна – просто не знали, для чего она. Но в последние два десятилетия ученые обнаружили, что этот материал обладает потрясающими способностями.
Эти открытия были совершены в отрасли генетики, которая называется эпигенетикой. Эпигенетики изучают, как гены включаются или выключаются. Именно так организм модулирует гены, реагируя на окружающую среду; именно поэтому два близнеца с одинаковой ДНК могут развить в себе совсем разные черты.
Ученые-эпигенетики, исследуя эту огромную генетическую территорию, нашли целый спрятанный мир, прекрасный в своей сложности. В отличие от генов, которые функционируют как относительно статичное хранилище закодированной информации, так называемая мусорная ДНК (или, если точнее, – некодирующая ДНК), похоже, предназначена для изменений, причем как в краткосрочной – в течение человеческой жизни, – так и в долгосрочной перспективе. Судя по всему, мусорная ДНК помогает биологическим механизмам принимать ключевые решения – например, превращать одну стволовую клетку (недифференцированную клетку, которая может развиться в клетку любого типа) в часть глаза, а другую стволовую клетку с такой же ДНК – например, в часть печени. Эти решения, похоже, принимаются под воздействием окружающей среды. Мы знаем, что это так: если взять стволовую клетку и поместить ее в печень животного, она становится клеткой печени. А если взять такую же стволовую клетку и поместить ее в мозг, она становится нервной клеткой20. Мусорная ДНК пользуется химической информацией, располагающейся вокруг нее, чтобы определить, какие гены включать, когда и в каком количестве.
Один из самых занимательных – и неожиданных – уроков, которые мы получили из проекта «Геном человека» – это открытие, что наши гены очень похожи на гены мышей, которые похожи на гены других млекопитающих, а те, в свою очередь, на удивление похожи на гены рыб. Оказалось, что белки, вырабатываемые людьми, не уникальны в царстве животных. Людьми нас делают регуляторные сегменты генетического материала – те самые регуляторные сегменты, которые направляют развитие стволовых клеток во время роста в утробе и в течение всей остальной жизни. Может быть, те же механизмы, что способствуют созреванию клеток, функционируют и в течение поколений, помогая видам эволюционировать? По словам Артураса Петрониса, главы Эпигенетической лаборатории имени семьи Крембил в Центре борьбы с вредными привычками и душевными болезнями в Торонто,